Hong Ding's groep van het Institute of Physics, Chinese Academie van Wetenschappen meldde dat de supergeleidende kloof van topologische oppervlaktetoestand groter is dan die van bulktoestanden in β-Bi ₂ Pd dunne films met behulp van in-situ hoek-opgeloste foto-emissie spectroscopie en moleculaire bundel epitaxie. Hun resultaten bieden een nieuw platform om Majorana-nulenergiemodi te stabiliseren bij een supergeleider met een hogere temperatuur die een sterk verbeterde topologische supergeleidende kloof heeft.

Majorana-gebonden staten hebben de interesse van wetenschappers gewekt en er wordt voorspeld dat topologische supergeleiders (TSC's) exotische Majorana-staten huisvesten die gehoorzamen aan niet-Abelse statistieken en kunnen worden gebruikt om een ​​topologische kwantumcomputer te implementeren. Onlangs, experimentele wetenschappers leveren sterke bewijzen voor het bestaan ​​van de Majorana-nulenergiemodus in vortexkernen in enkelvoudige materiaalplatforms van Fe(Te, Se) bulk eenkristallen en soortgelijke verbindingen van op ijzer gebaseerde supergeleiders. De supergeleidende (SC) kloof van topologische oppervlaktetoestand (ΔTSS) speelt een cruciale rol bij het beschermen van MZM dat een grotere ΔTSS leidt tot een grotere energetische scheiding tussen MZM en andere triviale excitaties. -Bi ₂ pd, als kandidaat voor topologische supergeleider, heeft een aantal duidelijke fysieke karakters. Een eerder scanning tunneling microscopie/spectroscopie experiment observeerde grote nul-bias geleidingspieken in de line-cut meting over de SC wervels en vond twee SC gaten (Δ1~1.0 meV en Δ2 ~3.3 meV) in de β-Bi ₂ Pd-film gegroeid door moleculaire bundelepitaxie (MBE), terwijl alleen de kleinere (Δ1) vergelijkbaar is met de SC-opening van β-Bi ₂ Pd bulk eenkristal (Δb ~ 0,8 meV, Tc =5,4 K). Om de puzzel van de abnormaal grotere SC-kloof te begrijpen, het is noodzakelijk om de topologische supergeleiding in de impulsruimte te bestuderen.

In dit werk, door gebruik te maken van in-situ hoek-opgeloste foto-emissie spectroscopie (ARPES) gecombineerde MBE, Hong Ding's groep van het Institute of Physics, Chinese Academie van Wetenschappen heeft de 20-UC β-Bi . gegroeid ₂ Pd dunne films met tetragonale structuur door MBE en bestudeerde de supergeleiding door in-situ ARPES. De duidelijke topologische oppervlaktetoestand werd waargenomen in de buurt van fermi-energie, die een abnormaal grotere supergeleidende kloof bezit (~ 3,8 meV) gemeten door experimenten met temperatuurafhankelijkheid. Een belangrijke vraag is dan het verschil tussen dunne film en monokristal. Dus hebben we de bandstructuur gemeten van eenkristal dat is gegroeid door de groep van Youguo Shi bij de "Dreamline" -bundellijn van de Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF). Door β-Bi . te meten ₂ Pd bulk eenkristal als vergelijking, we hebben duidelijk de opwaartse verschuiving van het chemische potentieel in de film waargenomen. Een gelijktijdige toename van het oppervlaktegewicht op de topologische oppervlaktetoestand werd onthuld door de eerste principeberekening berekend door de groep van Hongming Weng, wat suggereert dat de door Dirac-fermion gemedieerde pariteitsmenging deze abnormale supergeleidende verbetering kan veroorzaken. Hun resultaten stellen β-Bi . vast ₂ Pd-film als een uniek geval van connate TSC's met een sterk verbeterde topologische supergeleidende kloof.

Hun resultaten stellen β-Bi . vast ₂ Pd als kandidaat voor topologische supergeleider met een sterk verbeterde topologische supergeleidende kloof, die een nieuw platform kan bieden om Majorana-nulmodi bij een hogere temperatuur te stabiliseren.